Los modelos atómicos (de Dalton a Bohr)
Si partieras un trozo de hierro de una reja de tu casa una y otra vez, ¿llegarías a un pedacito que ya no se pueda partir más? Esa pregunta tiene más de dos mil años. La respuesta de hoy no se le ocurrió a nadie de golpe: se construyó poco a poco, con cuatro modelos del átomo, cada uno mejor que el anterior y cada uno nacido de un experimento.
Dalton: el átomo como una bola maciza
Si haces reaccionar $1.0\text{ g}$ de hidrógeno con $8.0\text{ g}$ de oxígeno, siempre obtienes exactamente $9.0\text{ g}$ de agua. Si le echas más oxígeno, el que sobra no reacciona. ¿Por qué los elementos se combinan siempre en proporciones de masa fijas?
En 1805, John Dalton propuso que toda la materia está hecha de átomos: bolitas diminutas, macizas e indivisibles.
Con esta idea tan simple, Dalton explicaba por qué existen elementos distintos (cada uno tiene su tipo de átomo) y por qué se combinan siempre en las mismas proporciones para formar compuestos. Así se responde la pregunta del agua: los átomos se juntan en cantidades fijas y cada tipo de átomo tiene una masa propia.
En clase de Física, la profesora enseña una bola de billar y dice que así imaginaba Dalton los átomos hacia el año $1805$, como se muestra en la figura. Explica con tus…
En clase de Física, la profesora enseña una bola de billar y dice que así imaginaba Dalton los átomos hacia el año $1805$, como se muestra en la figura.
Explica con tus palabras qué es un átomo según el modelo de Dalton y qué dos propiedades tenía esa «bola».
En un trabajo, Pablo escribe: «El modelo de Dalton estaba equivocado, así que no sirvió para nada». No estás de acuerdo. Explica dos cosas que el modelo de Dalton sí…
En un trabajo, Pablo escribe: «El modelo de Dalton estaba equivocado, así que no sirvió para nada». No estás de acuerdo. Explica dos cosas que el modelo de Dalton sí explicaba bien (por qué hay elementos distintos y cómo se combinan sus átomos) y una cosa que no podía explicar y que obligó a cambiarlo.
Thomson: el pudín de pasas
Frotas una regla de plástico con tu cabello y atrae papelitos. Si los átomos fueran bolas macizas y neutras como decía Dalton, ¿de dónde sale esa carga eléctrica?
En 1897, J. J. Thomson trabajaba con tubos de rayos catódicos y descubrió una partícula diminuta, con carga negativa, que salía del interior del átomo: el electrón. El átomo "indivisible" tenía partes más pequeñas dentro.
Como el átomo completo es neutro, Thomson imaginó los electrones (carga negativa) incrustados en una masa de carga positiva, como las pasas en un pudín de pasas. La masa del pudín es la carga positiva; las pasas, los electrones.
La abuela de Marcos prepara un pudín con pasas, como el de la figura. Thomson imaginó el átomo como ese postre: explica qué representa la masa del pudín en su modelo y…
La abuela de Marcos prepara un pudín con pasas, como el de la figura.
Thomson imaginó el átomo como ese postre: explica qué representa la masa del pudín en su modelo y qué representan las pasas.
En un museo de la ciencia, Leo observa un tubo de rayos catódicos como el que usó Thomson en sus experimentos, parecido al de la figura. ¿Qué partícula descubrió Thomson…
En un museo de la ciencia, Leo observa un tubo de rayos catódicos como el que usó Thomson en sus experimentos, parecido al de la figura.
¿Qué partícula descubrió Thomson con ese aparato y qué carga eléctrica tiene?
Los televisores antiguos de tubo funcionaban con rayos catódicos, los mismos con los que Thomson descubrió el electrón en $1897$. El electrón es una partícula que sale…
Los televisores antiguos de tubo funcionaban con rayos catódicos, los mismos con los que Thomson descubrió el electrón en $1897$. El electrón es una partícula que sale de dentro del átomo: explica por qué este descubrimiento obligó a cambiar el modelo de Dalton.
Rutherford: el átomo casi vacío
En 1911, Ernest Rutherford lanzó partículas $\alpha$ (con carga positiva) contra una lámina de oro finísima, para "palpar" por dentro el átomo de Thomson.
Si el átomo fuera un pudín de pasas, con la carga positiva repartida por todo su volumen, ninguna partícula debería rebotar. Que alguna lo hiciera solo se explica si toda la carga positiva está concentrada en un punto diminuto y muy pesado.
Semejanza con el sistema solar: hay un cuerpo central y otros que giran a su alrededor. Diferencia: a los planetas los mantiene la fuerza de gravedad; a los electrones, la atracción eléctrica entre cargas opuestas.
Bohr: electrones en órbitas permitidas
El modelo de Rutherford tenía un problema: según la física conocida entonces, un electrón girando debería perder energía poco a poco y caer sobre el núcleo. Si eso pasara, ningún átomo sería estable, y los átomos sí lo son.
En 1913, Niels Bohr propuso una regla nueva: los electrones no pueden girar a cualquier distancia del núcleo, solo en ciertas órbitas permitidas, como los peldaños de una escalera. Mientras un electrón está en uno de esos "peldaños", no pierde energía y no cae. Es como la rueda de la feria: solo puedes ir sentado en una cabina, nunca en el aire entre dos.
Mueve los deslizadores y fíjate en cómo se van llenando las capas a medida que añades electrones.
Compara con una escalera y un tobogán: en el tobogán puedes parar a cualquier altura (como los electrones de Rutherford, a cualquier distancia); en la escalera solo en un peldaño (como los de Bohr, solo en una órbita permitida).
Por qué los modelos cambian
Los cuatro modelos no son ideas sueltas: cada uno nace de un experimento que el anterior no podía explicar. Por orden de fecha: Dalton (1805), Thomson (1897), Rutherford (1911) y Bohr (1913).
| Científico | Año | Idea | Qué lo apoyó |
|---|---|---|---|
| Dalton | 1805 | Bola maciza e indivisible | Proporciones fijas en las reacciones |
| Thomson | 1897 | Pudín de pasas | Rayos catódicos: el electrón |
| Rutherford | 1911 | Núcleo y electrones alrededor | Lámina de oro |
| Bohr | 1913 | Órbitas permitidas | Estabilidad del átomo |
Unos cromos de «científicos del átomo» traen estas fechas: Thomson, $1897$; Bohr, $1913$; Dalton, $1805$; Rutherford, $1911$. Ordena los cuatro modelos atómicos del más…
Unos cromos de «científicos del átomo» traen estas fechas: Thomson, $1897$; Bohr, $1913$; Dalton, $1805$; Rutherford, $1911$. Ordena los cuatro modelos atómicos del más antiguo al más moderno.
El juego favorito de Mario se actualiza cada poco para corregir errores y añadir mejoras. Con los modelos de la ciencia pasa algo parecido: explica por qué los…
El juego favorito de Mario se actualiza cada poco para corregir errores y añadir mejoras. Con los modelos de la ciencia pasa algo parecido: explica por qué los científicos cambian un modelo por otro nuevo.
Vuelve al principio: sí llegarías a un límite: el átomo de hierro es la porción más pequeña que sigue siendo hierro. Si intentas partirlo más, deja de ser hierro y obtienes partículas subatómicas (protones, neutrones y electrones).